權(quán)利要求

1.地下礦體的開采方法，其特征在于，包括如下步驟： S1、劃分中段、盤區(qū)、采場(chǎng)：將待開采的地下礦體自上而下劃分為若干個(gè)中段；其中，各中段的頂部規(guī)劃有用作該中段的中段頂柱(7)的礦體，各中段的底部規(guī)劃有用作該中段的中段底柱(8)的礦體； 各中段內(nèi)規(guī)劃有若干用作該中段的垂直走向盤區(qū)間柱(9)的礦體，各中段內(nèi)分別規(guī)劃有至少1組沿礦體走向延伸的沿走向隔離間柱(10)，各中段的垂直走向盤區(qū)間柱(9)和沿走向隔離間柱(10)一起將相應(yīng)中段的礦體劃分為呈陣列式分布的多個(gè)盤區(qū)； 將各盤區(qū)沿礦體走向劃分為多個(gè)依次相間分布的一步驟采場(chǎng)(13)和二步驟采場(chǎng)(14)；優(yōu)選地，同一個(gè)盤區(qū)內(nèi)采場(chǎng)的數(shù)量為4-8個(gè)； S2、在各中段的礦體上盤的脈外沿礦體走向設(shè)置上盤中段無軌巷道(2)，在各中段的礦體下盤的脈外沿礦體走向設(shè)置下盤中段無軌巷道(1)；其中，各中段頂柱(7)所在高度位置均設(shè)有上盤中段無軌巷道(2)和下盤中段無軌巷道(1)，各中段底柱(8)所在高度位置均設(shè)有上盤中段無軌巷道(2)和下盤中段無軌巷道(1)； 在礦體上盤的脈外設(shè)置與各上盤中段無軌巷道(2)連通的若干上盤溜井(6)，在礦體下盤的脈外設(shè)置與各下盤中段無軌巷道(1)連通的若干下盤溜井(5)； 從各上盤中段無軌巷道(2)向礦體掘進(jìn)，形成若干第一無軌聯(lián)絡(luò)道(4)； 從各下盤中段無軌巷道(1)向礦體掘進(jìn)，形成若干第二無軌聯(lián)絡(luò)道(3)； 在各盤區(qū)的礦巖分界處開設(shè)1條沿礦體長(zhǎng)度方向延伸的鑿巖硐室聯(lián)絡(luò)道(16)，所述鑿巖硐室聯(lián)絡(luò)道(16)通過相應(yīng)無軌聯(lián)絡(luò)道與相應(yīng)中段頂柱(7)對(duì)應(yīng)的無軌巷道連通； 在各盤區(qū)的礦巖分界處開設(shè)1條沿礦體長(zhǎng)度方向延伸的出礦聯(lián)絡(luò)道(18)，所述出礦聯(lián)絡(luò)道(18)通過相應(yīng)無軌聯(lián)絡(luò)道與相應(yīng)中段底柱(8)對(duì)應(yīng)的無軌巷道連通；其中，出礦聯(lián)絡(luò)道(18)與相應(yīng)中段底柱(8)對(duì)應(yīng)的無軌巷道之間的無軌聯(lián)絡(luò)道由出礦聯(lián)絡(luò)道(18)至該中段底柱(8)傾斜向下設(shè)置； S3、在某一中段，自鑿巖硐室聯(lián)絡(luò)道(16)沿垂直礦體走向掘進(jìn)至規(guī)劃的沿走向隔離間柱(10)所在位置，形成垂向鑿巖硐室(17)；再?gòu)拇瓜蜩弾r硐室(17)沿礦體走向掘進(jìn)，在規(guī)劃的沿走向隔離間柱(10)的頂部形成沿走向鑿巖硐室； 自出礦聯(lián)絡(luò)道(18)沿垂直礦體走向掘進(jìn)至規(guī)劃的沿走向隔離間柱(10)所在位置，形成垂直走向切割平巷(19)；再?gòu)拇怪弊呦蚯懈钇较?19)的端部沿礦體走向掘進(jìn)，在規(guī)劃的沿走向隔離間柱(10)的底部形成沿走向切割平巷(22)；然后對(duì)垂直走向切割平巷(19)和沿走向切割平巷(22)進(jìn)行擴(kuò)幫處理，形成底部出礦平底結(jié)構(gòu)； 對(duì)規(guī)劃的沿走向隔離間柱(10)區(qū)域的礦體進(jìn)行回采，形成沿走向隔離間柱采空區(qū)；再對(duì)所述沿走向隔離間柱采空區(qū)采用尾砂膠結(jié)填充，養(yǎng)護(hù)，形成沿走向隔離間柱(10)； S4、在所述沿走向隔離間柱(10)的頂部沿礦體走向掘進(jìn)，形成間柱鑿巖聯(lián)絡(luò)道(11)； 由間柱鑿巖聯(lián)絡(luò)道(11)分別向兩側(cè)的盤區(qū)掘進(jìn)，形成若干采場(chǎng)聯(lián)絡(luò)道(12)； S5、組合式同步回采與填充：自各盤區(qū)的鑿巖硐室聯(lián)絡(luò)道(16)沿垂直礦體走向掘進(jìn)至所述沿走向隔離間柱(10)所在位置，在準(zhǔn)備回采的一步驟采場(chǎng)(13)的頂部形成垂向鑿巖硐室(17)；自各盤區(qū)的出礦聯(lián)絡(luò)道(18)沿垂直礦體走向掘進(jìn)至沿走向隔離間柱(10)所在位置，在準(zhǔn)備回采的一步驟采場(chǎng)(13)的底部形成垂直走向切割平巷(19)，擴(kuò)幫，形成底部出礦平底結(jié)構(gòu)；其中，在礦體的水平厚度方向相鄰的上盤區(qū)和下盤區(qū)的所述準(zhǔn)備回采的一步驟采場(chǎng)(13)的總數(shù)至少為2個(gè)，且均位于礦體長(zhǎng)度方向的不同位置； 對(duì)準(zhǔn)備回采的各一步驟采場(chǎng)(13)同時(shí)進(jìn)行回采，形成垂直走向采空區(qū)；再對(duì)所述垂直走向采空區(qū)采用尾砂膠結(jié)填充，養(yǎng)護(hù)，形成一步驟采場(chǎng)填充體； S6、自各盤區(qū)的鑿巖硐室聯(lián)絡(luò)道(16)沿垂直礦體走向掘進(jìn)至所述沿走向隔離間柱(10)所在位置，在準(zhǔn)備回采的二步驟采場(chǎng)(14)的頂部形成垂向鑿巖硐室(17)；自各盤區(qū)的出礦聯(lián)絡(luò)道(18)沿垂直礦體走向掘進(jìn)至沿走向隔離間柱(10)所在位置，在準(zhǔn)備回采的二步驟采場(chǎng)(14)的底部形成垂直走向切割平巷(19)，擴(kuò)幫，形成底部出礦平底結(jié)構(gòu)；其中，在礦體的水平厚度方向相鄰的上盤區(qū)和下盤區(qū)的所述準(zhǔn)備回采的二步驟采場(chǎng)(14)的總數(shù)至少為2個(gè)，且均位于礦體長(zhǎng)度方向的不同位置； 對(duì)準(zhǔn)備回采的各二步驟采場(chǎng)(14)同時(shí)進(jìn)行回采，形成垂直走向采空區(qū)；再對(duì)所述垂直走向采空區(qū)采用尾砂膠結(jié)填充，養(yǎng)護(hù)，形成二步驟采場(chǎng)填充體； S7、重復(fù)S5和S6，直至完成該中段所有采場(chǎng)的回采和填充； S8、重復(fù)S3-S7，完成其他中段的回采和填充。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開采方法，其特征在于，S1中，中段的高度為60-150m；所述中段頂柱(7)的厚度為8-12m，中段底柱(8)的厚度為8-12m。 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開采方法，其特征在于，同一中段內(nèi)，相鄰的垂直走向盤區(qū)間柱(9)之間的距離為100-200m，垂直走向盤區(qū)間柱(9)的厚度為10-20m，垂直走向盤區(qū)間柱(9)的長(zhǎng)度與相應(yīng)位置的礦體的水平厚度相同。 4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開采方法，其特征在于，同一中段內(nèi)，盤區(qū)在垂直礦體走向方向的長(zhǎng)度為70-150m，沿走向隔離間柱(10)的厚度為15-25m。 5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開采方法，其特征在于，一步驟采場(chǎng)(13)在礦體走向方向的寬度為10～15m，二步驟采場(chǎng)(14)在礦體走向方向的寬度為15～20m，一步驟采場(chǎng)(13)在礦體走向方向的寬度小于二步驟采場(chǎng)(14)在礦體走向方向的寬度。 6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開采方法，其特征在于，在各中段的礦體上盤和下盤的脈外15-20m處沿礦體走向分別設(shè)置上盤中段無軌巷道(2)和下盤中段無軌巷道(1)。 7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開采方法，其特征在于，上盤溜井(6)和下盤溜井(5)的數(shù)量均為多個(gè)，其分別沿礦體長(zhǎng)度方向依次分布；相鄰上盤溜井(6)之間的距離為200-300m，相鄰下盤溜井(5)之間的距離為200-300m。 8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開采方法，其特征在于，沿走向隔離間柱(10)的底部往上5-10m區(qū)段的28天抗壓強(qiáng)度不低于3MPa，沿走向隔離間柱(10)的頂部往下5-10m區(qū)段的28天抗壓強(qiáng)度不低于3Mpa，沿走向隔離間柱(10)的其他區(qū)段的28天抗壓強(qiáng)度為2.0-2.5Mpa。 9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開采方法，其特征在于，采場(chǎng)聯(lián)絡(luò)道(12)設(shè)置于相鄰2個(gè)采場(chǎng)的交界處。 10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開采方法，其特征在于，一步驟采場(chǎng)填充體的底部往上5-10m區(qū)段的28天抗壓強(qiáng)度不低于3Mpa，一步驟采場(chǎng)填充體的頂部往下5-10m區(qū)段的28天抗壓強(qiáng)度不低于3Mpa，一步驟采場(chǎng)填充體的其他區(qū)段的28天抗壓強(qiáng)度為2.0-2.5MPa； 二步驟采場(chǎng)填充體的底部往上5-10m區(qū)段的28天抗壓強(qiáng)度不低于3Mpa，二步驟采場(chǎng)填充體的頂部往下5-10m區(qū)段的28天抗壓強(qiáng)度不低于3Mpa，二步驟采場(chǎng)填充體的其他區(qū)段的28天抗壓強(qiáng)度為0.5-1.0MPa。

說明書

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種地下礦體的開采方法，尤其涉及一種適用于極厚礦體的開采方法。

背景技術(shù)

近年來，隨著我國(guó)大型礦床勘探成果不斷取得突破，礦山大規(guī)模開采已成為必然趨勢(shì)。大型礦床一般礦體厚大，極厚礦體厚度可達(dá)150m以上。常規(guī)采礦方法一般將礦體沿走向按60～100m劃分若干盤區(qū)，盤區(qū)內(nèi)垂直礦體走向布置4～6個(gè)采場(chǎng)。此類采礦方法由于盤區(qū)內(nèi)采場(chǎng)數(shù)量少，各采場(chǎng)回采相互制約，盤區(qū)產(chǎn)能受限；礦體厚度較大時(shí)采場(chǎng)和充填體側(cè)面暴露面積過大，容易引起采場(chǎng)和充填體失穩(wěn)，威脅作業(yè)人員與設(shè)備的安全；切割天井、集礦塹溝等采切工程布置復(fù)雜，工程量大，前期準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)，嚴(yán)重制約了超大規(guī)模礦山安全高效開發(fā)水平。

中國(guó)發(fā)明專利說明書CN102704934B公開了一種適于大型地下礦山開采的嗣后充填采礦方法。利用盤區(qū)空?qǐng)鏊煤蟪涮畹拈_采方法，對(duì)井下礦段劃分成盤區(qū)開采，盤區(qū)內(nèi)劃分連續(xù)采場(chǎng)進(jìn)行回采，利用尾砂對(duì)整個(gè)盤區(qū)內(nèi)采空區(qū)進(jìn)行充填處理，然而，其僅可同時(shí)對(duì)一個(gè)盤區(qū)進(jìn)行作業(yè)，采礦效率較低；且對(duì)于極厚礦體開采時(shí)，存在采場(chǎng)頂板暴露面積過大，安全風(fēng)險(xiǎn)較高的問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種安全高效的地下礦體的開采方法。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種地下礦體的開采方法，包括如下步驟：

S1、劃分中段、盤區(qū)、采場(chǎng)：將待開采的地下礦體自上而下劃分為若干個(gè)中段；其中，各中段的頂部規(guī)劃有用作該中段的中段頂柱的礦體，各中段的底部規(guī)劃有用作該中段的中段底柱的礦體；

各中段內(nèi)規(guī)劃有若干用作該中段的垂直走向盤區(qū)間柱的礦體，各中段內(nèi)分別規(guī)劃有至少1組沿礦體走向延伸的沿走向隔離間柱，各中段的垂直走向盤區(qū)間柱和沿走向隔離間柱一起將相應(yīng)中段的礦體劃分為呈陣列式分布的多個(gè)盤區(qū)；

將各盤區(qū)沿礦體走向劃分為多個(gè)依次相間分布的一步驟采場(chǎng)和二步驟采場(chǎng)；優(yōu)選地，同一個(gè)盤區(qū)內(nèi)采場(chǎng)的數(shù)量為4-8個(gè)；

S2、在各中段的礦體上盤的脈外沿礦體走向設(shè)置上盤中段無軌巷道，在各中段的礦體下盤的脈外沿礦體走向設(shè)置下盤中段無軌巷道；其中，各中段頂柱所在高度位置均設(shè)有上盤中段無軌巷道和下盤中段無軌巷道，各中段底柱所在高度位置均設(shè)有上盤中段無軌巷道和下盤中段無軌巷道；

在礦體上盤的脈外設(shè)置與各上盤中段無軌巷道連通的若干上盤溜井，在礦體下盤的脈外設(shè)置與各下盤中段無軌巷道連通的若干下盤溜井；

從各上盤中段無軌巷道向礦體掘進(jìn)，形成若干第一無軌聯(lián)絡(luò)道；進(jìn)一步地，其中，上盤中段無軌巷道和沿走向隔離間柱之間的各盤區(qū)外分別至少對(duì)應(yīng)設(shè)有2條第一無軌聯(lián)絡(luò)道；

從各下盤中段無軌巷道向礦體掘進(jìn)，形成若干第二無軌聯(lián)絡(luò)道；進(jìn)一步地，其中，下盤中段無軌巷道和沿走向隔離間柱之間的各盤區(qū)外分別至少對(duì)應(yīng)設(shè)有2條第二無軌聯(lián)絡(luò)道；

在各盤區(qū)的礦巖分界處開設(shè)1條沿礦體長(zhǎng)度方向延伸的鑿巖硐室聯(lián)絡(luò)道，所述鑿巖硐室聯(lián)絡(luò)道通過相應(yīng)無軌聯(lián)絡(luò)道與相應(yīng)中段頂柱對(duì)應(yīng)的無軌巷道連通；

在各盤區(qū)的礦巖分界處開設(shè)1條沿礦體長(zhǎng)度方向延伸的出礦聯(lián)絡(luò)道，所述出礦聯(lián)絡(luò)道通過相應(yīng)無軌聯(lián)絡(luò)道與相應(yīng)中段底柱對(duì)應(yīng)的無軌巷道連通；其中，出礦聯(lián)絡(luò)道與相應(yīng)中段底柱對(duì)應(yīng)的無軌巷道之間的無軌聯(lián)絡(luò)道由出礦聯(lián)絡(luò)道至該中段底柱傾斜向下設(shè)置；

S3、構(gòu)建沿走向隔離間柱：在某一中段，自鑿巖硐室聯(lián)絡(luò)道沿垂直礦體走向掘進(jìn)至規(guī)劃的沿走向隔離間柱所在位置，形成垂向鑿巖硐室；再?gòu)拇瓜蜩弾r硐室沿礦體走向掘進(jìn)，在規(guī)劃的沿走向隔離間柱的頂部形成沿走向鑿巖硐室；

自出礦聯(lián)絡(luò)道沿垂直礦體走向掘進(jìn)至規(guī)劃的沿走向隔離間柱所在位置，形成垂直走向切割平巷；再?gòu)拇怪弊呦蚯懈钇较锏亩瞬垦氐V體走向掘進(jìn)，在規(guī)劃的沿走向隔離間柱的底部形成沿走向切割平巷；然后對(duì)垂直走向切割平巷和沿走向切割平巷進(jìn)行擴(kuò)幫處理，形成底部出礦平底結(jié)構(gòu)；

對(duì)規(guī)劃的沿走向隔離間柱區(qū)域的礦體進(jìn)行回采，形成沿走向隔離間柱采空區(qū)；再對(duì)所述沿走向隔離間柱采空區(qū)采用尾砂膠結(jié)填充，養(yǎng)護(hù)，形成沿走向隔離間柱；

S4、在所述沿走向隔離間柱的頂部沿礦體走向掘進(jìn)，形成間柱鑿巖聯(lián)絡(luò)道；

由間柱鑿巖聯(lián)絡(luò)道分別向兩側(cè)的盤區(qū)掘進(jìn)，形成若干采場(chǎng)聯(lián)絡(luò)道；

S5、組合式同步回采與填充：自各盤區(qū)的鑿巖硐室聯(lián)絡(luò)道沿垂直礦體走向掘進(jìn)至所述沿走向隔離間柱所在位置，在準(zhǔn)備回采的一步驟采場(chǎng)的頂部形成垂向鑿巖硐室；自各盤區(qū)的出礦聯(lián)絡(luò)道沿垂直礦體走向掘進(jìn)至沿走向隔離間柱所在位置，在準(zhǔn)備回采的一步驟采場(chǎng)的底部形成垂直走向切割平巷，擴(kuò)幫，形成底部出礦平底結(jié)構(gòu)；其中，在礦體的水平厚度方向相鄰的上盤區(qū)和下盤區(qū)的所述準(zhǔn)備回采的一步驟采場(chǎng)的總數(shù)至少為2個(gè)，且均位于礦體長(zhǎng)度方向的不同位置；

對(duì)準(zhǔn)備回采的各一步驟采場(chǎng)同時(shí)進(jìn)行回采，形成垂直走向采空區(qū)；再對(duì)所述垂直走向采空區(qū)采用尾砂膠結(jié)填充，養(yǎng)護(hù)，形成一步驟采場(chǎng)填充體；

S6、自各盤區(qū)的鑿巖硐室聯(lián)絡(luò)道沿垂直礦體走向掘進(jìn)至所述沿走向隔離間柱所在位置，在準(zhǔn)備回采的二步驟采場(chǎng)的頂部形成垂向鑿巖硐室；自各盤區(qū)的出礦聯(lián)絡(luò)道沿垂直礦體走向掘進(jìn)至沿走向隔離間柱所在位置，在準(zhǔn)備回采的二步驟采場(chǎng)的底部形成垂直走向切割平巷，擴(kuò)幫，形成底部出礦平底結(jié)構(gòu)；其中，在礦體的水平厚度方向相鄰的上盤區(qū)和下盤區(qū)的所述準(zhǔn)備回采的二步驟采場(chǎng)的總數(shù)至少為2個(gè)，且均位于礦體長(zhǎng)度方向的不同位置；

對(duì)準(zhǔn)備回采的各二步驟采場(chǎng)同時(shí)進(jìn)行回采，形成垂直走向采空區(qū)；再對(duì)所述垂直走向采空區(qū)采用尾砂膠結(jié)填充，養(yǎng)護(hù)，形成二步驟采場(chǎng)填充體；

S7、重復(fù)S5和S6，直至完成該中段所有采場(chǎng)的回采和填充；

S8、重復(fù)S3-S7，完成其他中段的回采和填充。

進(jìn)一步地，S1中，中段的高度為60-150m；所述中段頂柱的厚度為8-12m，中段底柱的厚度為8-12m。

進(jìn)一步地，同一中段內(nèi)，相鄰的垂直走向盤區(qū)間柱之間的距離為100-200m，垂直走向盤區(qū)間柱的厚度為10-20m，垂直走向盤區(qū)間柱的長(zhǎng)度與相應(yīng)位置的礦體的水平厚度相同。

進(jìn)一步地，同一中段內(nèi)，盤區(qū)在垂直礦體走向方向的長(zhǎng)度為70-150m，沿走向隔離間柱的厚度為15-20m。

進(jìn)一步地，一步驟采場(chǎng)在礦體走向方向的寬度為10～15m，二步驟采場(chǎng)在礦體走向方向的寬度為15～25m，一步驟采場(chǎng)在礦體走向方向的寬度小于二步驟采場(chǎng)在礦體走向方向的寬度。

進(jìn)一步地，在各中段的礦體上盤和下盤的脈外15-20m處沿礦體走向分別設(shè)置上盤中段無軌巷道和下盤中段無軌巷道。

進(jìn)一步地，上盤溜井和下盤溜井的數(shù)量均為多個(gè)，其分別沿礦體長(zhǎng)度方向依次分布；相鄰上盤溜井之間的距離為200-300m，相鄰下盤溜井之間的距離為200-300m。進(jìn)一步地，溜井高度為180m-300m。

進(jìn)一步地，沿走向隔離間柱的底部往上5-10m區(qū)段的28天抗壓強(qiáng)度不低于3MPa，沿走向隔離間柱的頂部往下5-10m區(qū)段的28天抗壓強(qiáng)度不低于3Mpa，沿走向隔離間柱的其他區(qū)段的28天抗壓強(qiáng)度為2.0-2.5Mpa。

進(jìn)一步地，采場(chǎng)聯(lián)絡(luò)道設(shè)置于相鄰2個(gè)采場(chǎng)的交界處。如此，1條采場(chǎng)聯(lián)絡(luò)道可作為兩個(gè)采場(chǎng)人員、材料、設(shè)備通行共用的通道，有助于減少采切工程量，同時(shí)作為鑿巖硐室安全出口。

進(jìn)一步地，一步驟采場(chǎng)填充體的底部往上5-10m區(qū)段的28天抗壓強(qiáng)度不低于3Mpa，一步驟采場(chǎng)填充體的頂部往下5-10m區(qū)段的28天抗壓強(qiáng)度不低于3Mpa，一步驟采場(chǎng)填充體的其他區(qū)段的28天抗壓強(qiáng)度為2.0-2.5MPa；

二步驟采場(chǎng)填充體的底部往上5-10m區(qū)段的28天抗壓強(qiáng)度不低于3Mpa，二步驟采場(chǎng)填充體的頂部往下5-10m區(qū)段的28天抗壓強(qiáng)度不低于3Mpa，二步驟采場(chǎng)填充體的其他區(qū)段的28天抗壓強(qiáng)度為0.5-1.0MPa。按兩步驟回采，并合理控制填充體的強(qiáng)度，可節(jié)約填充所需膠料，降低填充成本。

進(jìn)一步地，S3中，在規(guī)劃的沿走向隔離間柱的頂部構(gòu)建沿走向鑿巖硐室時(shí)，每次構(gòu)建的沿走向鑿巖硐室的長(zhǎng)度為2-3個(gè)盤區(qū)所對(duì)應(yīng)的礦體長(zhǎng)度。

進(jìn)一步地，S3中，沿走向切割平巷的高度為3～5m，寬度為3～5m，長(zhǎng)度與其上方的沿走向鑿巖硐室的長(zhǎng)度一致?？蛇x地，采用水平淺孔將沿走向切割平巷擴(kuò)幫至沿走向隔離間柱的寬度。

可選地，S3中，以底部出礦平底結(jié)構(gòu)為自由面，自下而上呈“品”字形梯段式爆破落礦。采用3～6m 3斗容的遙控鏟運(yùn)機(jī)將崩落礦石鏟運(yùn)至溜井。

可選地，S5、S6中，在垂向鑿巖硐室內(nèi)往下按一定網(wǎng)度施工垂直向下大直徑深孔；以底部出礦平底結(jié)構(gòu)為自由面，自下而上呈“品”字形梯段式爆破落礦。采用3～6m 3斗容的遙控鏟運(yùn)機(jī)將崩落礦石鏟運(yùn)至溜井。

可選地，垂直走向切割平巷的高度為3-5m，寬度為3-5m?？蛇x地，采用水平淺孔將垂直走向切割平巷擴(kuò)幫至相應(yīng)采場(chǎng)的設(shè)計(jì)寬度。

可選地，待開采的地下礦體為極厚礦體，地下礦體的厚度≥150m。更進(jìn)一步地，所述極厚礦體為傾斜或急傾斜，礦巖抗壓強(qiáng)度達(dá)80～100MPa的礦體。

本發(fā)明通過設(shè)置垂直走向盤區(qū)間柱和沿走向隔離間柱，將待開采的礦體劃分為陣列式盤區(qū)單元，盤區(qū)群內(nèi)多個(gè)采場(chǎng)組合式同時(shí)回采，采切工程集約共用，沿走向隔離間柱回收充填再造，充填體強(qiáng)度差異化按需設(shè)計(jì)，大大提高礦體回采效率和資源回收率，簡(jiǎn)化了采切工程布置方式，降低了生產(chǎn)成本和勞動(dòng)強(qiáng)度，且可避免采場(chǎng)頂板暴露面積過大，有助于實(shí)現(xiàn)超大規(guī)模礦山極厚礦體的安全高效開采。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)盤區(qū)綜合回采能力提高50％～100％，礦石資源回收率提高5％～10％，采切工程量降低15％～30％，生產(chǎn)成本降低20％～30％，最終實(shí)現(xiàn)超大規(guī)模礦山極厚礦體安全高效低成本開采。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一種開采過程中地下礦體的2個(gè)中段的沿與礦體長(zhǎng)度方向平行的豎直平面的剖視圖。

圖2是沿圖1中B-B線的剖面示意圖。

圖3是構(gòu)建沿走向隔離間柱的過程中沿圖1中C-C線的剖面示意圖。

圖4是進(jìn)行組合式同步回采與填充過程中沿圖1中C-C線的剖面示意圖。

圖5是沿圖1中D-D線的剖面示意圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。為敘述方便，下文中如出現(xiàn)“上”、“下”、“左”、“右”字樣，僅表示與附圖本身的上、下、左、右方向一致，并不對(duì)結(jié)構(gòu)起限定作用。

對(duì)比例1

在本對(duì)比例中，某鐵礦山生產(chǎn)規(guī)模500萬t/a，屬于超大型地下開采金屬礦山，礦體厚度80～220m，大部分為厚度150m以上的極厚礦體。原設(shè)計(jì)采礦方法為常規(guī)階段空?qǐng)鏊煤蟪涮畈傻V法，沿礦體走向劃分盤區(qū)，盤區(qū)寬度100m，厚度為礦體厚度，盤區(qū)內(nèi)沿礦體垂直走向布置采場(chǎng)，采場(chǎng)高為中段高度90m，寬度10m，隔三采一。底部采用集礦塹溝和出礦進(jìn)路，側(cè)向崩礦，受出礦進(jìn)路尺寸限制，采用3m 3斗容鏟運(yùn)機(jī)出礦，回采結(jié)束后采用尾砂膠結(jié)充填，采場(chǎng)綜合生產(chǎn)能力300～350t/d。由于沿礦體走向沒有設(shè)置間柱，隨著充填體養(yǎng)護(hù)過程中發(fā)生一定幅度的沉縮，大面積未接頂?shù)捻敯蹇赡苤饾u失去支撐而產(chǎn)生斷裂冒落，造成地表發(fā)生沉降，危及建構(gòu)筑物安全，尤其在生產(chǎn)后期影響范圍不斷擴(kuò)大，安全風(fēng)險(xiǎn)更為突出。

實(shí)施例1

在本實(shí)施例中，某鐵礦山生產(chǎn)規(guī)模500萬t/a，屬于超大型地下開采金屬礦山，礦體厚度80～220m，大部分為厚度150m以上的極厚礦體。

參考圖1至圖5，本實(shí)施例中極厚礦體采礦方法主要包括以下步驟：

S1、劃分中段、盤區(qū)、采場(chǎng)：將待開采的地下礦體自上而下劃分為若干個(gè)中段；其中，中段的高度為90m，各中段的頂部規(guī)劃有用作該中段的中段頂柱7的礦體，各中段的底部規(guī)劃有用作該中段的中段底柱8的礦體；中段頂柱7與中段底柱8的厚度均為10m；

各中段內(nèi)規(guī)劃有若干用作該中段的垂直走向盤區(qū)間柱9的礦體，對(duì)于厚度150m以上的極厚礦體，在各中段內(nèi)分別規(guī)劃有1組沿礦體走向延伸的沿走向隔離間柱10，各中段的垂直走向盤區(qū)間柱9和沿走向隔離間柱10一起將相應(yīng)中段的礦體劃分為呈陣列式分布的多個(gè)盤區(qū)；

將各盤區(qū)沿礦體走向劃分為多個(gè)依次相間分布的一步驟采場(chǎng)13(3個(gè))和二步驟采場(chǎng)14(3個(gè))；同一個(gè)盤區(qū)內(nèi)采場(chǎng)的數(shù)量為6個(gè)；

S2、在各中段的礦體上盤的脈外20m處沿礦體走向設(shè)置上盤中段無軌巷道2，在各中段的礦體下盤的脈外沿礦體走向設(shè)置下盤中段無軌巷道1；其中，各中段頂柱7所在高度位置均設(shè)有上盤中段無軌巷道2和下盤中段無軌巷道1，各中段底柱8所在高度位置均設(shè)有上盤中段無軌巷道2和下盤中段無軌巷道1；

在礦體上盤的脈外設(shè)置與各上盤中段無軌巷道2連通的若干上盤溜井6，在礦體下盤的脈外設(shè)置與各下盤中段無軌巷道1連通的若干下盤溜井5；

從各上盤中段無軌巷道2向礦體掘進(jìn)，形成若干第一無軌聯(lián)絡(luò)道4；其中，上盤中段無軌巷道2和沿走向隔離間柱10之間的各盤區(qū)外分別對(duì)應(yīng)設(shè)有2條第一無軌聯(lián)絡(luò)道4；

從各下盤中段無軌巷道1向礦體掘進(jìn)，形成若干第二無軌聯(lián)絡(luò)道3；其中，下盤中段無軌巷道1和沿走向隔離間柱10之間的各盤區(qū)外分別對(duì)應(yīng)設(shè)有2條第二無軌聯(lián)絡(luò)道3；

在各盤區(qū)的礦巖分界處開設(shè)1條沿礦體長(zhǎng)度方向延伸的鑿巖硐室聯(lián)絡(luò)道16，所述鑿巖硐室聯(lián)絡(luò)道16通過相應(yīng)無軌聯(lián)絡(luò)道與相應(yīng)中段頂柱7對(duì)應(yīng)的無軌巷道連通；如此，上盤的鑿巖硐室聯(lián)絡(luò)道16、第一無軌聯(lián)絡(luò)道、上盤中段無軌巷道2依次連通，下盤的鑿巖硐室聯(lián)絡(luò)道16、第二無軌聯(lián)絡(luò)道3、下盤中段無軌巷道1依次連通；

在各盤區(qū)的礦巖分界處開設(shè)1條沿礦體長(zhǎng)度方向延伸的出礦聯(lián)絡(luò)道18，作為進(jìn)出盤區(qū)內(nèi)各采場(chǎng)的統(tǒng)一聯(lián)絡(luò)通道。所述出礦聯(lián)絡(luò)道18通過相應(yīng)無軌聯(lián)絡(luò)道與相應(yīng)中段底柱8對(duì)應(yīng)的無軌巷道連通；其中，出礦聯(lián)絡(luò)道18與相應(yīng)中段底柱8對(duì)應(yīng)的無軌巷道之間的無軌聯(lián)絡(luò)道由出礦聯(lián)絡(luò)道18至該中段底柱8傾斜向下設(shè)置，如此，可便于裝載礦石的重車等運(yùn)輸設(shè)備節(jié)能地運(yùn)行，降低采礦成本；

S3、在某一中段，自鑿巖硐室聯(lián)絡(luò)道16沿垂直礦體走向掘進(jìn)至規(guī)劃的沿走向隔離間柱10所在位置，形成垂向鑿巖硐室17；再?gòu)拇瓜蜩弾r硐室17沿礦體走向掘進(jìn)，在規(guī)劃的沿走向隔離間柱10的頂部形成沿走向鑿巖硐室；

自出礦聯(lián)絡(luò)道18沿垂直礦體走向掘進(jìn)至規(guī)劃的沿走向隔離間柱10所在位置，形成垂直走向切割平巷19；再?gòu)拇怪弊呦蚯懈钇较?9的端部沿礦體走向掘進(jìn)，在規(guī)劃的沿走向隔離間柱10的底部形成沿走向切割平巷22；然后對(duì)垂直走向切割平巷19和沿走向切割平巷22采用水平淺孔進(jìn)行擴(kuò)幫處理，形成底部出礦平底結(jié)構(gòu)；

對(duì)規(guī)劃的沿走向隔離間柱10區(qū)域的礦體進(jìn)行回采，具體地，在垂向鑿巖硐室17中采用高壓潛孔鉆機(jī)按一定網(wǎng)度施工大直徑深孔15，在大直徑深孔中按不耦合裝藥結(jié)構(gòu)填塞爆破藥卷，以底部出礦平底結(jié)構(gòu)為自由面，自下而上呈“品”字形梯段式爆破落礦。采用6m 3斗容的遙控鏟運(yùn)機(jī)將崩落礦石鏟運(yùn)至中段盤區(qū)溜井，最終形成沿走向隔離間柱采空區(qū)；再對(duì)所述沿走向隔離間柱采空區(qū)采用尾砂膠結(jié)填充，養(yǎng)護(hù)至設(shè)計(jì)強(qiáng)度，形成沿走向隔離間柱10；

S4、在所述沿走向隔離間柱10的頂部沿礦體走向掘進(jìn)，形成間柱鑿巖聯(lián)絡(luò)道11；

由間柱鑿巖聯(lián)絡(luò)道11分別向兩側(cè)的盤區(qū)掘進(jìn)，形成若干采場(chǎng)聯(lián)絡(luò)道12；

S5、組合式同步回采與填充：自各盤區(qū)的鑿巖硐室聯(lián)絡(luò)道16沿垂直礦體走向掘進(jìn)至所述沿走向隔離間柱10所在位置，在準(zhǔn)備回采的一步驟采場(chǎng)13的頂部形成垂向鑿巖硐室17；自各盤區(qū)的出礦聯(lián)絡(luò)道18沿垂直礦體走向掘進(jìn)至沿走向隔離間柱10所在位置，在準(zhǔn)備回采的一步驟采場(chǎng)13的底部形成垂直走向切割平巷19，采用水平淺孔擴(kuò)幫，形成底部出礦平底結(jié)構(gòu)；其中，在礦體的水平厚度方向相鄰的上盤區(qū)和下盤區(qū)的所述準(zhǔn)備回采的一步驟采場(chǎng)13的總數(shù)至少為2個(gè)，且均位于礦體長(zhǎng)度方向的不同位置；

對(duì)準(zhǔn)備回采的各一步驟采場(chǎng)13同時(shí)進(jìn)行回采，具體地，在相應(yīng)垂向鑿巖硐室17內(nèi)往下施工垂直下向大直徑深孔15，在大直徑深礦中按不耦合裝藥結(jié)構(gòu)填塞爆破藥卷，以底部出礦平底結(jié)構(gòu)為自由面，自下而上呈“品”字形梯段式爆破落礦。采用6m 3斗容的遙控鏟運(yùn)機(jī)將崩落礦石鏟運(yùn)至中段盤區(qū)溜井，形成一步驟垂直走向采空區(qū)；再對(duì)所述垂直走向采空區(qū)采用尾砂膠結(jié)填充，養(yǎng)護(hù)，形成一步驟采場(chǎng)填充體；

S6、自各盤區(qū)的鑿巖硐室聯(lián)絡(luò)道16沿垂直礦體走向掘進(jìn)至所述沿走向隔離間柱10所在位置，在準(zhǔn)備回采的二步驟采場(chǎng)14的頂部形成垂向鑿巖硐室17；自各盤區(qū)的出礦聯(lián)絡(luò)道18沿垂直礦體走向掘進(jìn)至沿走向隔離間柱10所在位置，在準(zhǔn)備回采的二步驟采場(chǎng)14的底部形成垂直走向切割平巷19，擴(kuò)幫，形成底部出礦平底結(jié)構(gòu)；其中，在礦體的水平厚度方向相鄰的上盤區(qū)和下盤區(qū)的所述準(zhǔn)備回采的二步驟采場(chǎng)14的總數(shù)至少為2個(gè)，且均位于礦體長(zhǎng)度方向的不同位置；

對(duì)準(zhǔn)備回采的各二步驟采場(chǎng)14同時(shí)進(jìn)行回采，具體地，在相應(yīng)垂向鑿巖硐室17內(nèi)往下施工垂直下向大直徑深孔15，在大直徑深礦中按不耦合裝藥結(jié)構(gòu)填塞爆破藥卷，以底部出礦平底結(jié)構(gòu)為自由面，自下而上呈“品”字形梯段式爆破落礦。采用6m 3斗容的遙控鏟運(yùn)機(jī)將崩落礦石鏟運(yùn)至中段盤區(qū)溜井，形成二步驟垂直走向采空區(qū)；再對(duì)所述垂直走向采空區(qū)采用尾砂膠結(jié)填充，養(yǎng)護(hù)，形成二步驟采場(chǎng)填充體；

S7、重復(fù)S5和S6，直至完成該中段所有采場(chǎng)的回采和填充；

S8、重復(fù)S3-S7，完成其他中段的回采和填充；

垂直走向盤區(qū)間柱9作為支撐各中段采場(chǎng)頂板圍巖的永久礦柱，不作回收。

同一中段內(nèi)，相鄰的垂直走向盤區(qū)間柱9之間的距離為140m，垂直走向盤區(qū)間柱9的厚度為20m，垂直走向盤區(qū)間柱9的長(zhǎng)度與相應(yīng)位置的礦體的水平厚度相同。

同一中段內(nèi)，盤區(qū)在垂直礦體走向方向的長(zhǎng)度為70-100m，沿走向隔離間柱10的厚度為20m。

一步驟采場(chǎng)13在礦體走向方向的寬度為15m，二步驟采場(chǎng)14在礦體走向方向的寬度為25m，一步驟采場(chǎng)13在礦體走向方向的寬度小于二步驟采場(chǎng)14在礦體走向方向的寬度。

在各中段的礦體上盤和下盤的脈外20m處沿礦體走向分別設(shè)置上盤中段無軌巷道2和下盤中段無軌巷道1。

上盤溜井6和下盤溜井5的數(shù)量均為多個(gè)，其分別沿礦體長(zhǎng)度方向依次分布；相鄰上盤溜井6之間的距離為280m，相鄰下盤溜井5之間的距離為280m。三個(gè)中段共用一組盤區(qū)溜井，盤區(qū)溜井高度300m。

沿走向隔離間柱10的底部往上10m區(qū)段的28天抗壓強(qiáng)度不低于3MPa，沿走向隔離間柱10的頂部往下10m區(qū)段的28天抗壓強(qiáng)度不低于3Mpa，沿走向隔離間柱10的其他區(qū)段的28天抗壓強(qiáng)度為2.0Mpa。

采場(chǎng)聯(lián)絡(luò)道12設(shè)置于相鄰2個(gè)采場(chǎng)的交界處。

一步驟采場(chǎng)填充體的底部往上10m區(qū)段的28天抗壓強(qiáng)度不低于3Mpa，一步驟采場(chǎng)填充體的頂部往下10m區(qū)段的28天抗壓強(qiáng)度不低于3Mpa，一步驟采場(chǎng)填充體的其他區(qū)段的28天抗壓強(qiáng)度為2.0MPa；

二步驟采場(chǎng)填充體的底部往上10m區(qū)段的28天抗壓強(qiáng)度不低于3Mpa，二步驟采場(chǎng)填充體的頂部往下10m區(qū)段的28天抗壓強(qiáng)度不低于3Mpa，二步驟采場(chǎng)填充體的其他區(qū)段的28天抗壓強(qiáng)度為0.6MPa。通過對(duì)一步驟采場(chǎng)填充體和二步驟采場(chǎng)填充體的差異化設(shè)計(jì)，既可滿足承載需要，又可節(jié)約構(gòu)建填充體所需消耗的膠料的量，有助于降低成本。

采用以上技術(shù)方案可實(shí)現(xiàn)如下有益效果：

(1)通過設(shè)置垂直走向盤區(qū)間柱和沿走向隔離間柱，將極厚礦體劃分為陣列式盤區(qū)單元，垂直走向盤區(qū)間柱9兩側(cè)的2個(gè)相鄰盤區(qū)內(nèi)至少三個(gè)采場(chǎng)同時(shí)回采，搭配采用底部平底結(jié)構(gòu)和遙控鏟運(yùn)機(jī)出礦，與對(duì)比例1相比，單個(gè)采場(chǎng)綜合生產(chǎn)能力可達(dá)到450～500t/d，盤區(qū)綜合回采能力提高110％。

(2)盤區(qū)和采場(chǎng)的采切工程集約共用，采切工程量降低20％。

(3)由于設(shè)置沿走向隔離間柱，使垂直走向盤區(qū)間柱跨度得以增加，減少了垂直走向盤區(qū)間柱設(shè)置數(shù)量，礦石資源回收率提升6％。

(4)高大充填體強(qiáng)度差異化按需設(shè)計(jì)，生產(chǎn)成本降低30％，實(shí)現(xiàn)了超大規(guī)模礦山極厚礦體安全高效低成本開采。

上述實(shí)施例闡明的內(nèi)容應(yīng)當(dāng)理解為這些實(shí)施例僅用于更清楚地說明本發(fā)明，而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的各種等價(jià)形式的修改均落入本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定的范圍。

地下礦體的開采方法.pdf